5.Ядро растительной клетки, его строение и функции. Ядро у растений
Ядро растительной клетки
Ядро является самым крупным клеточным органоидом.
Но в живых клетках при рассматривании в световой микроскоп ядро обычно плохо видно, так как оно преломляет свет лишь немногим более, чем окружающая цитоплазма. Размеры ядра очень изменчивы и зависят от вида растения, типа, возраста и состояния клетки. Так, у грибов ядра обычно мелкие, диаметром порядка 0,5—1,0 мк. У вегетативных клеток высших растений размеры ядра колеблются в среднем от 5 до 25 мк, причем у однодольных ядра обычно крупнее, чем у двудольных, и у голосеменных— крупнее, чем у покрытосеменных. Наиболее крупные ядра (до 500 мк) встречаются у половых клеток голосеменных растений.
Форма ядра при рассматривании его в световой микроскоп чаще всего шаровидная, например у эмбриональных клеток, но может меняться в широких пределах в зависимости от формы клетки и состояния цитоплазмы. У длинных узких клеток ядра обычно сплюснутые, чечевицеобразные или вытянутые, веретенообразные. Форма ядра может изменяться под влиянием движения цитоплазмы (деформация). Исследования в электронном микроскопе показали, что довольно часто ядро принимает амебовидную форму; в нем образуются неправильные лопасти различной длины или довольно сильные углубления. В этих углублениях могут скапливаться и митохондрии. Такая «разветвленность» ядра ведет к увеличению ядерной поверхности, что имеет большое значение для повышения интенсивности взаимодействия между ядром и цитоплазмой.
В отличие от других органоидов, число которых в клетке обычно довольно велико, живая клетка, как правило, имеет только одно ядро. Однако клетки грибницы многих высших грибов двуядерны, многоядерны клетки некоторых водорослей и низших грибов. У высших растений сильно вытянутые клетки, образующие лубяные волокна, также содержат по нескольку ядер. Часто двуядерными бывают клетки так называемого выстилающего слоя пыльников. Единственным типом клеток, которые остаются живыми и во взрослом состоянии не содержат ядра, являются клетки, проводящие пластические вещества (ситовидные трубки), но живут эти клетки очень недолго, обычно один вегетационный период.
Клетка из молодого листочка околоцветника дрока испанского
В молодых клетках ядро обычно занимает центральное положение. Когда клетка дифференцируется и в ней образуются большие вакуоли, ядро вместе с цитоплазмой отодвигается к периферии клетки, к клеточной оболочке, не соприкасаясь непосредственно с вакуолью. Иногда ядро остается в центре клетки и окружено скоплением цитоплазмы (так называемым ядерным кармашком). Ядерный кармашек связан с постенным слоем цитоплазматическими тяжами, пересекающими клетку. В некоторых случаях положение ядра может меняться, что связано с его активным передвижением в наиболее деятельные участки клетки. Как показала микрокиносъемка, ядро в некоторых клетках может находиться в состоянии беспрерывного маятникообразного или вращательного движения, возникающего, возможно, вследствие периодического выталкивания синтезируемых веществ из. ядра в цитоплазму.
В тех случаях, когда ядро заметно в световом микроскопе, оно имеет вид эластичного заполненного пузырька, отделенного от окружающей его цитоплазмы чрезвычайно тонкой и едва различимой ядерной оболочкой. Внутри ядра можно обнаружить 1—3 (реже более) мелких округлых телец, сильнее преломляющих свет, — ядрышек. Остальная часть ядра заполнена прозрачной однородной массой консистенции золя или геля, кажущейся бесструктурной. Эта картина, однако, не всегда одинакова. В отдельных случаях в гомогенном ядерном содержимом, так называемом ядерном соке (кариолимфе, или нуклеоплазме), можно заметить многочисленные едва различимые точки, придающие содержимому зернистый вид. При наблюдении в фазовом контрасте или в ультрафиолетовом свете оказывается, что эти зернышки образуют неправильную сеть. Вещества, образующие зернышки, обладают способностью поглощать некоторые красители, поэтому они получили название хроматина, а сама сеть — хроматиновой сети. Предполагают, что причиной обычной гомогенности ядерного содержимого является сильная гидратация (насыщенность водой) веществ хроматиновой сети, вследствие чего показатель преломления этих веществ и веществ ядерного сока оказывается одинаковым, и хроматиновая сеть становится неразличимой. При фиксации, вызывающей обезвоживание и свертывание ядерных белков, и последующей окраске основными ядерными красками обычно у всех клеток выявляются структуры ядра. При этом хроматин окрашивается наиболее сильно. В некоторых клетках он равномерно распределен по ядру в виде тончайшей сеточки (лук), в других он собран в отдельные глыбки — хромоцентры, прикрепленные к петлям более слабо окрашивающейся сети (горох, кукуруза). В клетках третьего типа ядерная сеть выражена слабо, а хромоцентры более крупные и имеют сложные очертания. Наконец, в некоторых клетках сеточка совсем незаметна, и хроматин имеет вид немногочисленных довольно крупных телец.
Типы структуры неделящегося ядра после фиксации и окраски
Предполагают, что хроматиновая сеть и хромоцентры представляют собой структурные видоизменения хромосом, становящихся заметными при переходе клетки и ядра к делению. В неделящемся ядре хромосомы сильно гидратированы и деопирализованы и образуют в ядерном соке почти невидимую сеть. Нити хроматина представляют собой хромосомы в состоянии раскручивания и набухания, а хромоцентры — более концентрированные зоны, в которых упаковка и закручивание хромосомного материала сохраняются и в неделящемся ядре. Такое диффузное распределение хромосомного материала наилучшим образом соответствует важнейшей роли хромосом в жизни клетки.
Благодаря способности поглощать основные красители, фиксированное и окрашенное ядро становится хорошо заметным в клетке. Ядрышко также хорошо окрашивается, но иначе, чем хроматиновая сеть. Это связано с тем, что оно имеет другой химический состав. Оболочка ядра и ядерный сок не окрашиваются.
Как и цитоплазма, ядро представляет собой коллоидную систему, но более вязкой консистенции. По химическому составу оно заметно отличается от цитоплазмы, причем отдельные компоненты ядра химически различны. Наиболее важными в составе ядра являются нуклеиновые кислоты: дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) и рибонуклеиновая кислота (РНК), причем первая в ядре преобладает и обычно не содержится в цитоплазме. Нуклеиновые кислоты — высокополимерные соединения, в состав молекул которых входят особый сахар, фосфорная кислота и азотистые основания. ДНК отличается от РНК типом сахара, атомным весом и строением молекул.
Вторым важнейшим типом соединений ядра являются белки — основные белки (протамины и гистоны) и негистоновые кислые белки, в том числе различные ферменты. В состав ядра входят также липоиды и некоторые электролиты (ионы кальция и магния). Молекулы ДНК в ядре обычно тесно связаны с гистонами, образуя так называемые нуклеогистоны. Количество нуклеогистонов в неделящейся клетке удивительно постоянно. Они являются важнейшей составной частью хроматина и не встречаются в других частях ядра. В состав хроматина входят также негистоновые кислые белки и некоторое количество РНК. Ядрышко — основной носитель РНК в ядре и не содержит ДНК. Количество РНК в отличие от ДНК очень варьирует в ядрах разных клеток одного растения и даже в одной клетке в зависимости от ее состояния. Составляющая ядрышко РНК тесно связана с синтезом белка в клетке и поэтому изменение в содержании РНК часто обусловлено изменением интенсивности синтеза белка. В состав ядрышка входят также фосфорсодержащие белки. Ядерный сок, как предполагают, состоит в основном из растворимого белка (глобулина). В строении ядерной оболочки принимают участие белки и липоиды.
Применение электронного микроскопа для изучения этого важнейшего органоида пока не принесло крупных успехов. Поэтому проблема тонкого строения ядра еще очень далека от разрешения. Эти неудачи, вероятно, связаны с тем, что структуры ядра как центрального органоида имеют более тонкое и нежное строение и поэтому требуют особых методов фиксации и приготовления препаратов.
Ядерная оболочка — наиболее исследованный в электронном микроскопе компонент ядра. Она имеет субмикроскопическую толщину и поэтому не видна в световой микроскоп. То, что в световом микроскопе принимают за оболочку, представляет на самом деле лишь границу раздела двух различных по плотности фаз (цитоплазмы и ядерного содержимого), которая хорошо выявляется, вероятно, еще и потому, что периферические тяжи хроматина часто связаны с оболочкой. Ядерная оболочка на поперечном срезе имеет толщину около 300 Å и состоит из двух узких темных слоев — наружной и внутренней мембран, разделенных более широким светлым промежутком. Этот промежуток имеет изменчивую толщину и часто неправильные очертания, содержимое его обычно гомогенно, но иногда в нем наблюдается некоторая зернистость. Наружная мембрана оболочки часто бывает шероховатой из-за прикрепленных к ней рибосом. В общем мембраны ядерной оболочки очень напоминают мембраны цитоплазмы, хлоропластов и митохондрий и, по- видимому, имеют сходный с ними химический состав и строение. Ядерная оболочка существенно отличается от оболочек других органоидов тем, что в ней всегда имеются так называемые поры. Состав и строение этих пор еще до конца не изучены, и взгляды разных ученых по этому вопросу противоречивы. Одни из них считают, что поры представляют собой настоящие округлые отверстия, по краям которых наружная и внутренняя мембраны сливаются, и в зоне этих отверстий гиалоплазма входит в непосредственный контакт с ядерным содержимым. Однако было обнаружено, что сами поры и участки цитоплазмы и ядерного содержимого, прилегающие к ним, содержат электронноплотный, темный материал. На тангентальном, т. е. сделанном параллельно поверхности, срезе поры имеют вид дисков диаметром обычно 300—500 Å, каждый из которых окружен темным кольцом. Эти данные дали другим ученым основание считать, что в порах имеется подобие трубочек, которые вставлены вертикально в отверстия ядерной оболочки, причем иногда в этих трубочках намечаются перегородки. В настоящее время более распространена вторая точка зрения, согласно которой поры не являются отверстиями.
Схема строения ядерной оболочки
Размеры и густота пор довольно изменчивы, например, в молодых клетках листа эти поры обычно крупнее и их больше, чем в клетках взрослого листа, но и у взрослых клеток их довольно много. Можно думать, что поры функционируют как своего рода шлюзовые ворота, через которые осуществляется обмен веществ ядра и цитоплазмы. Благодаря ядерной оболочке возможно существование особой внутриядерной среды, отличной от окружающей цитоплазмы. Избирательно проницаемые мембраны позволяют в известной степени контролировать эту среду, в которой действуют хромосомы и ядрышки. Хотя через поры могут свободно проходить крупные белковые молекулы и даже рибосомы, иногда ядерная оболочка оказывается для них непроницаемой.
Ядерная оболочка часто постоянно или временно связана с другими клеточными органоидами, особенно с эндоплазматической сетью цитоплазмы. В последнем случае наружная мембрана
ядерной оболочки образует выросты, которые сливаются с мембранами эндоплазматической сети, в результате чего содержимое цистерн эндоплазматической сети сообщается с межмембранным промежутком ядерной оболочки. Хотя эти выросты лучше всего выражены у молодых клеток, они типичны и для взрослых клеток. Наличие выростов свидетельствует о физическом единстве между ядерной оболочкой и эндоплазматической сетью. В определенные периоды жизни клетки наблюдается тесный контакт между ядерной оболочкой и оболочкой митохондрий. Было высказано предположение, что ядерная оболочка дает выросты, из которых образуются пузырьки, превращающиеся затем в митохондрии и пропластиды.
Ядрышко в электронном микроскопе обычно видно в форме плотной массы, более темной, чем остальное ядерное содержимое, и состоящей из скопления округлых частиц диаметром около 150 Å. Иногда в ядрышке выявляются и микрофибриллы диаметром около 50 Å. Очертание ядрышка обычно округлое или овальное, иногда волнистое. Граница между ядрышком и окружающим ядерным соком выражена неотчетливо, так как оно не окружено особой мембраной и находится в непосредственном контакте с другими компонентами ядра. Ядерный сок часто проникает в содержимое ядрышка. Округлые частицы, составляющие основную массу ядрышка, имеют вид зерен и по размерам, форме и химическому составу (высокое содержание РНК) очень похожи на рибосомы цитоплазмы. Предполагают, что ядрышко является местом активного синтеза РНК и белка, которые затем в виде рибосом ядрышка или каким-либо другим путем проходят через поры ядерной оболочки в цитоплазму и принимают участие в синтезе белков цитоплазмы. Поэтому ядрышко бывает особенно крупным в молодых, растущих клетках. Предполагают, что значительная часть РНК рибосом цитоплазмы имеет ядерное происхождение. В общем же тонкая структура ядрышка еще полностью не раскрыта.
В отличие от цитоплазмы и других органоидов ядро не содержит внутренних мембранных структур, и ядерное содержимое за исключением ядрышка плохо выявляется в электронном микроскопе. Хроматин на электронограммах обычно имеет вид более плотных зернистых масс неясных контуров и без ограничивающих мембран. Заметной правильности в распределении хроматинового материала в ядерном соке не наблюдается, лишь в отдельных местах скопления хроматина входят в тесный контакт с ядерной оболочкой. Субмикроскопическая структура хроматина почти совершенно не выяснена. Предполагают, что основным структурным элементом хроматина и хромосом являются микрофибриллы — нити диаметром порядка 100—250 Å и неопределенной длины, которые скручены в спираль и состоят из нуклеогистонов (соединений ДНК с белком). Высказана гипотеза, согласно которой каждая микрофибрилла хроматина имеет трубчатую структуру и состоит из волокнистого осевого вещества, окруженного более плотным футляром. Ядерный сок в электронном микроскопе кажется почти бесструктурным и несколько более плотным, чем цитоплазма. В нем удалось увидеть лишь мелкие зернистые скопления нуклеопротеидного материала, беспорядочно распределенные между более крупными массами хроматина.
Функции ядра
Ядро — центральный органоид клетки. Если его удалить из клетки, то она отмирает. С другой стороны, одно ядро не может самостоятельно существовать без других органоидов, так как оно зависит от них в энергетическом отношении, получая от них энергию. Одна из важнейших функций ядра состоит в том, что оно передает в систему цитоплазмы ту информацию, которая определяет направление синтеза белков и других веществ в клетке. Механизм передачи этой информации раскрыт совсем недавно и вкратце состоит в следующем. Молекулы ДНК ядра являются как бы шаблоном, в котором закодированы особенности молекул РНК. РНК, синтезированная в ядре, может временно накапливаться в ядрышке. Затем она переходит в цитоплазму, где связывается с рибосомами. Эта РНК и направляет синтез белка, осуществляемый рибосомами цитоплазмы. Благодаря этому, ядро как бы программирует физиологию, биохимию и процессы развития клетки. Во-вторых, ядро содержит хромосомы, в которых записана наследственная информация, позволяющая клетке выразить ее индивидуальность. Иными словами, ядро является носителем основных наследственных признаков организма. Некоторые ученые приписывают ядру и структурообразовательную роль, например, образование митохондрий, мембран эндоплазматической сети и др.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
www.activestudy.info
5.Ядро растительной клетки, его строение и функции
Ядро – обязательная часть эукариотической клетки. Это место хранения и воспроизведения наследственной информации. Ядро также служит центром управления обменом веществ и почти всех процессов, происходящих в клетке. Чаще всего в клетках имеется лишь одно ядро, редко — два или несколько. Форма его чаще всего шаровидная или эллипсоидальная. В молодых, особенно меристематических, клетках оно занимает центральное положение, но позднее обычно смещается к оболочке, оттесняемое растущей вакуолью. Снаружи ядро покрыто двойной мембраной – ядерной оболочкой, пронизанной порами, на краях которых наружная мембрана переходит во внутреннюю. Внутреннее содержимое ядра – кариоплазма с погруженными в нее хроматином и ядрышками, и рибосомами. В процессе клеточного деления хроматин все более уплотняется и в конце концов собирается в хромосомы. По химическому составу ядро отличается высоким содержанием ДНК. Основная масса ДНК сосредоточена в хроматине — особых нуклеопротеидных нитях, рассеянных по всему ядру. В ядре заметно одно или несколько ядрышек. Подобно хроматину, ядрышки не имеют мембраны и свободно лежат в кариоплазме, состоя в основном из белка. Они содержат РНК и имеют большую плотность, чем ядро. Основная функция ядрышек — синтез некоторых форм РНК и формирование предшественников рибосом
6.Общая характеристика и классификация растительных тканей
Ткань – это группа клеток, которые имеют общее происхождение, выполняют одну или несколько функций и занимают свойственное им положение в органах растения. Ткани делят на простые и сложные. Простые - состоящие из клеток более или менее одинаковых по форме и функциям. Сложные - из клеток, разных по форме и функциям, но тесно взаимосвязанных. Ткани делят на образовательные (меристемы) и постоянные. Образовательные - клетки сохраняют длительную способность к делению, обеспечивая рост растения и отдельных его органов. С учетом положения в теле растения их делят на верхушечные (находятся на апексах корня и побега), вставочные (свойственны побегу – стеблю и листьям) и боковые (представлены главным образом в осевых органах – в корне и стебле голосемянных и двудольных покрытосемянных).Постоянные - клетки которых утратили способность к делению и выполняют другие функции: защитной, запасающей, механической, проводящей и т.д. С учетом происхождения, преобладающей функции и положения в теле растения постоянные ткани, в свою очередь, делят на покровные, основные, проводящие.
7.Основные ткани растений, их характеристика и функции.++
занимают наибольший объем. Снаружи они защищены покрывными тканями, а изнутри пронизаны проводящими и механическими пучками. Образующие их клетки отличаются обычно паренхимным строением, из-за этого основные ткани нередко называют основной паренхимой. Основные ткани являются питающими тканями, хотя могут выполнять многие функции, начиная от ассимиляционной, кончая выделительной. В зависимости от специализации, основную паренхиму делят на ассимиляционную, вентиляционную, всасывающую, запасающую и выделительную .Ассимиляционные (фотосинтези-рующие) ткани они имеют зеленую окраску – хлоренхима. Ассим. ткань состоит из однородных тонкостенных клеток. Доступ углекислоты к клеткам облегчается тем, что в ней имеется развитая система межклетников, сообщающаяся с атмосферой. Наличие межклетников является характернейшей особенностью ассимиляционной ткани. Межклетники обеспечивают газообмен с окружающей средой. Хлоренхима располагается в местах, наиболее доступных свету: в надземной части растений непосредственно под кожицей листьев и стеблей. Нередко хлоренхима дифференцирована на столбчатую (палисадную) и губчатую ткань. Палисадная ткань содержит большое количество хлоропластов, здесь происходят световые реакции фотосинтеза. Губчатая ткань- протекает газообмен и темновая стадия фотосинтеза. Вентиляционная ткань (Аэренхима) во всех тканях имеются межклетники, образующие единую систему. Межклетники через проходные отверстия или устьица сообщаются с атмосферой. Однако газовый состав в межклетниках сильно отличается от газового состава атмосферы. Запасающие ткани Поглощенные растением синтезированные вещества могут откладываться в виде запасов: накопление воды, пластические вещества.сахар, инулин, аминокислоты, белки, крахмал.
8. Образовательные ткани. Строение и месторасположение клеток меристем, функции ткани ++
Образовательная ткань (меристема) дают начало всем постоянным тканям, обеспечивают рост органов. По происхождению они могут быть первичными ( производными зародышевых тканей семени ) или вторичными , возникающими позже . По топографии ( расположению в теле растений ) – верхушечными , боковыми , вставочными . Апикальные, или верхушечные, меристемы возникают в зародыше семени, сохраняются в апексах — на кончике корня и на верхушке побега, обеспечивают рост органов в длину. Латеральные, или боковые, меристемы располагаются вдоль тела растений , формируют в основном проводящую систему ( проводящий цилиндр ) и вызывают рост органов в ширину К ним относятся: первичные — прокамбий, перицикл и вторичные — камбий, феллоген (пробковый камбий). Прокамбий образует первичные проводящие ткани : I луб ( флоэму ) и I древесину ( ксилему ), камбий – II луб и II древесину. Пробковый камбий ( феллоген) формирует вторичную покровную ткань – перидерму Интеркалярные, или вставочные, меристемы первичны. Это остатки апикальных меристем . Обеспечивают рост черешков , тычиночных нитей , междоузлий и т . д . Травматические, или раневые, меристемы вторичны, возникают в местах повреждения. Деление меристем стимулируют фитогормоны. Клетки меристемы паренхимные, живые, тонкостенные, плотно сомкнутые, с густой цитоплазмой, крупным ядром, большим количеством рибосом. Пластиды в форме пропластид и лейкопластов, вакуоли отсутствуют или очень мелкие. Те клетки меристемы, что находятся в состоянии постоянного деления, называются инициалями, а те, что образуются из них и подвергаются дифференцировке, это производные инициалей, или основная меристема.
studfiles.net
Ядро растительной клетки: общие сведения
Ядро растительной клетки: общие сведения
Ядро - обязательная и существеннейшая часть живой клетки всех эукариотических организмов. Это место хранения и воспроизведения наследственной информации, определяющей признаки данной клетки и всего организма в целом. Ядро служит также центром управления обменом веществ и почти всех процессов, происходящих в клетке. Из органоидов лишь митохондрии и пластиды в некоторой степени автономны и в части своих функций независимы от ядра. Клетки с удаленным ядром, как правило, быстро погибают. Отсутствует ядро в норме лишь в зрелых члениках ситовидных трубок флоэмы .
Чаще всего в клетках эукариот имеется лишь одно ядро, редко - два или несколько. Нормальное длительное существование в одной клетке двух неслившихся ядер (дикарион) характерно для некоторых грибов.
Размеры ядра различны: от 2-3 до 500 мкм (у половых клеток). Однако без специальной окраски ядро малозаметно. Форма его чаще всего шаровидная или эллипсоидальная. В молодых клетках оно занимает центральное положение, но позднее обычно смещается к оболочке, оттесняемое растущей вакуолью .
Общий план строения ядра одинаков у всех эукариотических организмов. Снаружи оно окружено двойной мембраной - ядерной оболочкой, пронизанной порами, на краях которых наружная мембрана переходит во внутреннюю. Наружная мембрана ядерной оболочки в некоторых местах объединяется с эндоплазматической сетью . По-видимому, ядерная оболочка - специализированная часть этой сети.
Содержимое интерфазного неделящегося ядра составляет кариоплазма (или ядерный сок), близкая по структуре к гиалоплазме . В кариоплазму погружены оформленные элементы: хроматин и ядрышки , а также рибосомы . В процессе клеточного деления хроматин все более уплотняется и в конце концов собирается в хромосомы .
По химическому составу ядро отличается высоким содержанием ДНК . Большая часть ДНК клетки находится в ядре, в комплексах с ядерными белками. Основная масса ДНК сосредоточена в хроматине - особых нуклеопротеидных нитях, рассеянных по всему ядру. В ядре заметны одно или несколько ядрышек . Подобно хроматину, ядрышки не имеют мембраны и свободно лежат в кариоплазме , состоя в основном из белка, они содержат около 5%РНК. Основная функция ядрышек - синтез некоторых форм РНК (в основном рибосомной) и формирование предшественников рибосом .
Хромосомы - органоиды делящегося клеточного ядра, являющиеся носителями генов . Основу каждой хромосомы составляет одна непрерывная двуцепочечная молекула ДНК , связанная преимущественно с особыми белками ( гистонами ) в нуклеопротеид . Строение молекулы ДНК обеспечивает хранение наследственной информации. Управление синтезом белков осуществляется через посредство информационной РНК , образующейся в ядре под контролем ДНК и переходящей в цитоплазму ( рис. 14 ). Хромосомы становятся видимыми во время клеточного деления и незаметны в покоящейся клетке. Они образованы двумя сложенными по длине одинаковыми нитями ДНК - хроматидами ( рис. 15 ). Близ середины хромосомы имеют перетяжку, скрепляющую хроматиды, - центромеру.
В клетках тела растений каждая пара хромосом представлена двумя гомологичными хромосомами, происходящими одна от материнского, а другая от отцовского организма (двойной, или диплоидный, набор хромосом). Половые клетки содержат по одной хромосоме из каждой пары гомологичных хромосом (половинный, или гаплоидный, набор). Число хромосом у разных организмов варьирует от двух до нескольких сотен. Все хромосомы в совокупности составляют хромосомный набор. Как правило, каждый вид имеет характерный и постоянный набор хромосом, закрепленный в процессе эволюции данного вида (пустынный однолетник гаплопаппус изящный (Haplopappus gracilis) имеет только 4 хромосомы, капуста - 20, пшеница - 42, человек - 46, а один из видов папоротника-ужовника (Ophioglossum) - 1250).
Совокупность признаков хромосомного набора число, размер, форма хромосом), характерная для того или иного вида, получила название кариотипа . Изменение хромосомного набора происходит только в результате хромосомных и геномных мутаций. Наследственное кратное увеличение числа наборов хромосом получило название полиплоидии , не кратное изменение хромосомного набора (например, на 1, 2 или несколько хромосом) называют анеуплоидией . Исследование кариотипа играет существенную роль при изучении систематики организмов (кариосистематика).
Растения-полиплоиды часто характеризуются более крупными размерами, повышенным содержанием ряда веществ, устойчивостью к неблагоприятным факторам внешней среды и другими хозяйственно полезными свойствами. Они представляют большой интерес как исходный материал для селекции и создания высокопродуктивных сортов растений.
Ссылки:
medbiol.ru
25. Ядро в клетках растений и животных, строение, функции, взаимосвязь ядра и цитоплазмы.
Ядро открыто Р.Брауном в 1831 г. Значение ядра определяется, прежде всего, наличием в нем ДНК.
Обычно в клетке одно ядро. Однако бывают и многоядерные клетки. Диаметр ядра колеблется от 5 до 20 мкм; благодаря относительно большому размеру эта клеточная структура хорошо видна в световой микроскоп. Форма ядра бывает различной: сферической, удлиненной, дисковидной. Расположение ядра в клетке непостоянно. В молодой растительной клетке чаще всего ядро расположено ближе к ее центру. Во взрослых клетках ядро смещается к периферии, что связано с появлением крупной центральной вакуоли. Химический состав ядра представлен, главным образом, нуклеиновыми кислотами и белками. Так, изолированные ядра клеток гороха содержат ДНК — 14%, РНК — 12%, основных белков — 22,6%, прочих белков — 51,3%. Ядерная оболочка состоит из двух мембран толщиной около 8 нм каждая, разделенных между собой перинуклеарным пространством шириной 20—30 нм, которое заполнено жидкостью.
Внешняя мембрана на поверхности имеет сложную складчатую структуру, местами соединенную с эндоплазматической сетью. На внешней мембране расположено большое количество рибосом. Внутренняя мембрана может давать впячивания. Ядерная оболочка имеет поры. На 1 мкм2 ядерной оболочки насчитывается от 10 до 100 пор диаметром около 20 нм. Поры сложное образование; они имеют форму часового стекла, которое окружено как бы ободком. Ободок состоит из отдельных белковых гранул. В центре поры расположена центральная гранула, соединенная нитями с гранулами ободка. Поры ядра — динамичные образования, они могут открываться и закрываться. Таким путем может осуществляться регуляция обмена между ядром и цитоплазмой. Внутреннее строение ядра меняется в зависимости от его состояния. Различают два периода жизни ядра: метаболический (между делениями) и период деления. В метаболический период в ядре имеется также одно или несколько сферических гранул-ядрышек. Вещество ядрышка состоит из сильно переплетенных нитей — нуклеонемы и содержит около 80% белка, 10—15% РНК и некоторое количество ДНК. В ядрышке имеются рибосомы. Ядрышко формируется на определенных участках хромосомы, называемых ядрышковым организатором, таким образом, являясь производным хромосомы. Основная функция ядрышка состоит в том, что в нем синтезируется рибосомальная РНК и происходит сборка субъединиц рибосом. Самосборка рибосом в дальнейшем происходит в цитоплазме.
Функции ядра
Ядро осуществляет две группы общих функций: одну, связанную собственно с хранением генетической информации, другую - с ее реализацией, с обеспечением синтеза белка. В первую группу входят процессы, связанные с поддержанием наследственной информации в виде неизменной структуры ДНК. Эти процессы связаны с наличием так называемых репарационных ферментов, ликвидирующих спонтанные повреждения молекулы ДНК (разрыв одной из цепей ДНК, часть радиационных повреждений), что сохраняет строение молекул ДНК практически неизменным в ряду поколений клеток или организмов. Далее, в ядре происходит воспроизведение или редупликация молекул ДНК, что дает возможность двум клеткам получить совершенно одинаковые и в качественном и в количественном смысле объемы генетической информации. В ядрах происходят процессы изменения и рекомбинации генетического материала, что наблюдается во время мейоза (кроссинговер). Наконец, ядра непосредственно участвуют в процессах распределения молекул ДНК при делении клеток. Другой группой клеточных процессов, обеспечивающихся активностью ядра, является создание собственно аппарата белкового синтеза. Это не только синтез, транскрипция на молекулах ДНК разных информационных РНК и рибосомных РНК. В ядре эукариотов происходит также образование субъедениц рибосом путем комплексирования синтезированных в ядрышке рибосомных РНК с рибосомными белками, которые синтезируются в цитоплазме и переносятся в ядро.
Взаимодействие ядра и цитоплазмы в развитии
Цитоплазма играет важную роль в реализации наследственной информации и формировании некоторых признаков организма. Основная часть цитоплазмы поступает в зиготу с яйцеклеткой. Определенные участки цитоплазмы яйцеклетки могут содержать факторы, определяющие судьбу тех или иных дифференцирующихся клеток. Активность генов зависит от цитоплазмы. В цитоплазме яйцеклетки имеется активатор синтеза ДНК и репрессор синтеза РНК, которые действуют независимо друг от друга. Если ядра из клеток мозга взрослой лягушки пересадить в зрелый ооцит, то в них синтезируется РНК и не синтезируется ДНК. Некоторые органоиды цитоплазмы, имеющие свою систему белкового синтеза (митохондрии), могут влиять на развитие определенных признаков. Наследование признаков через цитоплазму - цитоплазматическая или внеядерная наследственность. В процессе развития имеет место сложное взаимодействие ядра и цитоплазмы. У растений и особенно животных главная роль в формировании признаков организма принадлежит ядру.
Б. Л. Астауров в экспериментах по межвидовому андрогенезу с тутовым шелкопрядом убедительно показал главенствующую роль ядра в процессе индивидуального развития. Он получил межвидовые гибриды путем осеменения яиц дикого шелкопряда спермой домашнего шелкопряда и наоборот. Женские ядра инактивировались с помощью теплового шока (путем прогревания). В этом случае в оплодотворении яйцеклетки участвовали ядра двух сперматозоидов. Ядерно-цитоплазматические гибриды получали цитоплазму от одного вида, а ядра — от другого. Развившиеся особи всегда были мужского пола и по всем изученным признакам похожи на вид, от которого они получали ядра.
Однако цитоплазма играет очень важную роль в реализации наследственной информации и формировании некоторых признаков организма. Известно, что основная часть цитоплазмы поступает в зиготу с яйцеклеткой. Цитоплазма яйцеклетки отличается от цитоплазмы соматических клеток большим разнообразием белков, РНК и других видов молекул, синтезированных в оогенезе. Бовери, Конклин, Дриш и др. уже давно указывали на то, что определенные участки цитоплазмы яйцеклетки могут содержать факторы, определяющие судьбу тех или иных дифференцирующихся клеток.
studfiles.net
Ядро растительной клетки, его строение и функции — КиберПедия
Ядро– обязательная часть эукариотической клетки. Это место хранения и воспроизведения наследственной информации. Ядро также служит центром управления обменом веществ и почти всех процессов, происходящих в клетке. Чаще всего в клетках имеется лишь одно ядро, редко — два или несколько. Форма его чаще всего шаровидная или эллипсоидальная. В молодых, особенно меристематических, клетках оно занимает центральное положение, но позднее обычно смещается к оболочке, оттесняемое растущей вакуолью. Снаружи ядро покрыто двойной мембраной – ядерной оболочкой, пронизанной порами, на краях которых наружная мембрана переходит во внутреннюю. Внутреннее содержимое ядра – кариоплазма с погруженными в нее хроматином и ядрышками, и рибосомами. В процессе клеточного деления хроматин все более уплотняется и в конце концов собирается в хромосомы. По химическому составу ядро отличается высоким содержанием ДНК. Основная масса ДНК сосредоточена в хроматине — особых нуклеопротеидных нитях, рассеянных по всему ядру. В ядре заметно одно или несколько ядрышек. Подобно хроматину, ядрышки не имеют мембраны и свободно лежат в кариоплазме, состоя в основном из белка. Они содержат РНК и имеют большую плотность, чем ядро. Основная функция ядрышек — синтез некоторых форм РНК и формирование предшественников рибосом
4.Цитоплазма. Химический состав и физические свойства. Пространственная организация цитоплазмы. Строение, функции и значение биологических мембран
Цитопла́зма — внутренняя среда живой или умершей клетки, кроме ядра и вакуоли, ограниченная плазматической мембраной. Включает в себя гиалоплазму — основное прозрачное вещество цитоплазмы, находящиеся в ней обязательные клеточные компоненты — органеллы, а также различные непостоянные структуры — включения.
В состав цитоплазмы входят все виды органических и неорганических веществ. В ней присутствуют также нерастворимые отходы обменных процессов и запасные питательные вещества. Основное вещество цитоплазмы — вода.
Цитоплазма постоянно движется, перетекает внутри живой клетки, перемещая вместе с собой различные вещества, включения и органоиды. Это движение называется циклозом. В ней протекают все процессы обмена веществ.
Цитоплазма способна к росту и воспроизведению и при частичном удалении может восстановиться. Однако нормально функционирует цитоплазма только в присутствии ядра. Без него долго существовать цитоплазма не может, так же как и ядро без цитоплазмы.
Важнейшая роль цитоплазмы заключается в объединении всех клеточных структур (компонентов) и обеспечении их химического взаимодействия.
Цитоплазма. - обязательная часть клетки, заключенная между плазической мембраной и ядром и представляющая собой вязкое бесцветное основное вещество цитоплазмы, органоиды — постоянные компоненты цитоплазмы и включения — временные компоненты цитоплазмы. Химический состав цитоплазмы разнообразен. Ее основу составляет вода (60—50% всей массы цитоплазмы). Цитоплазма богата белками, в состав цитоплазмы могут входить жиры и жироподобные вещества, различные органические и неорганические соединения.
Цитоплазма имеет щелочную реакцию. Одна из характерных особенностей цитоплазмы —постоянное движение (циклоз). Оно обнаруживается прежде всего по перемещению органелл клетки, например хлоропластов.Если движение цитоплазмы прекращается, клетка погибает , так как только находясь в постоянном движении она может выполнять свои функции.
Основное вещество цитоплазмы — гиалоплазма (цитозоль) — представляет собой бесцветный, слизистый, густой и прозрачный коллоидный раствор. Именно в нем протекают все процессы обмена веществ, она обеспечивает взаимосвязь ядра и всех органоидов. В зависимости от преобладания в гиалоилазме жидкой части или крупных молекул различают две формы гиалоплазмы: золь — более жидкая гиалоплазма и гель — более густая гиалоплазма. Между ними возможны взаимо переходы: гель легко превращается в золь и наоборот.
Функции гиалоплазмы:
1. объединение всех компонентов клетки в единую среду
2. среда для прохождения химических реакций
3. среда для существования и функционирования органоидов.
Цитозоль – это вязкий водный раствор различных солей и органических веществ, пронизанный системой белковых нитей – цитоскелетам. Большинство химических и физиологических процессов клетки проходят в цитоплазме. Строение: Цитозоль, цитоскелет. Функции: включает различные органоиды, внутренняя среда клетки. Она может находится в состоянии золя и геля.Эндоплазматическая сеть. Эндоплазматическая сеть является системой синтеза и транспорта органических веществ в цитоплазме клетки, представляющая собой ажурную конструкцию из соединенных полостей.К мембранам эндоплазматической сети прикреплено большое число рибосом – мельчайших органоидов клетки, имеющих вид сферы с диаметром 20 нм. и состоящих из РНК и белка. На рибосомах и происходит синтез белка. Затем вновь синтезированные белки поступают в систему полостей и канальцев, по которым перемещаются внутри клетки. Полости, канальцы, трубочки из мембран, на поверхности мембран рибосомы. Функции: синтез органических веществ с помощью рибосом, транспорт веществ.
3.Пластиды. Типы пластид, их строение и функции. Пигменты пластид.
Пластиды это органеллы протопласта, характерные только для растительных клеток. Они выполняют различные функции, связанные, главным образом, с синтезом органических веществ. В зависимости от окраски, обусловленной наличием пигментов, различают три основных типа пластид: хлоропласты, хромопласты и лейкопласты.
Хлоропласты - зеленые пластиды, содержащие зеленый пигмент хлорофилл и небольшое количество каротина и ксантофилла. Главная функция хлоропластов - фотосинтез, в результате которого происходит образование богатых энергией органических веществ. Синтез хлорофилла обычно происходит только на свету, поэтому растения, выращенные в темноте или при недостатке света, становятся бледно-желтыми и называются этиолированными. Вместо типичных хлоропластов в них образуются этиопласты.
В клетках низших растений (водорослей) хлоропласты крупные и немногочисленные (один или несколько). Они имеют разнообразную форму (пластинчатую, звездчатую, ленточную и др.). Такие хлоропласты называются хроматофорами.
Хромопласты представляют собой пластиды, содержащие пигменты из группы каротиноидов, имеют желтую, оранжевую или красную окраску. К каротиноидам относят широко распространенные каротины (оранжевые) и ксантофиллы (желтые). Хромопласты имеют разнообразную форму. Они образуются в осенних листьях, корнеплодах (морковь), зрелых плодах и т.д. В отличие от хлоропластов, форма хромопластов очень изменчива, но видоспецифична, что объясняется их происхождением и состоянием в них пигментов.
Лейкопласты это мелкие бесцветные пластиды шаровидной, яйцевидной или веретеновидной формы. Они обычно встречаются в клетках органов, скрытых от солнечного света: в корневищах, клубнях, корнях, семенах, сердцевине стеблей и очень редко - в клетках освещенных частей растения (в клетках эпидермы). Часто лейкопласты собираются вокруг ядра, окружая его со всех сторон.
Деятельность лейкопластов специализирована и связана с образованием запасных веществ. Одни из них накапливают преимущественно крахмал (амилопласты), другие - белки (протеопласты или алейронопласты), а третьи - масла (олеопласты).
4. Митохондрии6.Структура и роль в энергетических процессахМитохондрия двумембранная гранулярная или нитевидная органелла толщиной около 0,5 мкм. Характерна для большинства эукариотических клеток как аутотрофов (фотосинтезирующие растения), так и гетеротрофов (грибы, животные). Энергетическая станция клетки; основная функция — окисление органических соединений и использование освобождающейся при их распаде энергии в синтезе молекул АТФ, который происходит за счёт движения электрона по электронно-транспортной цепи белков внутренней мембраны. Количество митохондрий в клетках различных организмов.
Структура митохондрий
Схема строения митохондрии
[править] Наружная мембрана
Наружная мембрана митохондрии имеет толщину около 7 нм, не образует впячиваний и складок, и замкнута сама на себя. На наружную мембрану приходится около 7 % от площади поверхности всех мембран клеточных органелл. Основная функция — отграничение митохондрии от цитоплазмы. Наружная мембрана митохондрии состоит из билипидного слоя и пронизывающих его белков; соотношение липидов и белков по массе — примерно 1:1. Особую роль играет порин — каналообразующий белок: он формирует в наружной мембране отверстия диаметром 2-3 нм, через которые могут проникать небольшие молекулы и ионы весом до 5 кДа. Крупные молекулы могут пересекать наружную мембрану только посредством активного транспорта через транспортные белки митохондриальных мембран. Для наружной мембраны характерно присутствие ферментов: монооксигеназы, ацил-СоА-синтетазы и фосфолипазы А2. Наружная мембрана митохондрии может взаимодействовать с мембраной эндоплазматического ретикулума; это играет важную роль в транспортировке липидов и ионов кальция.
[править] Межмембранное пространство
Межмембранное пространство представляет собой пространство между наружной и внутренней мембранами митохондрии. Его толщина — 10-20 нм. Так как наружная мембрана митохондрии проницаема для небольших молекул и ионов, их концентрация в периплазматическом пространстве мало отличается от таковой в цитоплазме. Напротив, крупным белкам для транспорта из цитоплазмы в периплазматическое пространство необходимо иметь специфические сигнальные пептиды; поэтому белковые компоненты периплазматического пространства и цитоплазмы различны. Одним из белков, содержащихся в периплазматическом пространстве, является цитохром c — один из компонентов дыхательной цепи митохондрий.
[править] Внутренняя мембрана
Внутренняя мембрана образует многочисленные гребневидные складки — кристы, существенно увеличивающие площадь ее поверхности и, например, в клетках печени составляет около трети всех клеточных мембран. Характерной чертой состава внутренней мембраны митохондрий является присутствие в ней кардиолопина — особого фосфолипида, содержащего сразу четыре жирные кислоты и делающего мембрану абсолютно непроницаемой для протонов. Ещё одна особенность внутренней мембраны митохондрий — очень высокое содержание белков (до 70 % по весу), представленных транспортными белками, ферментами дыхательной цепи, а также крупными АТФ-синтетазными комплексами. Внутренняя мембрана митохондрии в отличие от внешней не имеет специальных отверстий для транспорта мелких молекул и ионов; на ней, на стороне, обращенной к матриксу, располагаются особые молекулы АТФ-синтазы, состоящие из головки, ножки и основания. При прохождении через них протонов происходит синтез АТФ. В основании частиц, заполняя собой всю толщу мембраны, располагаются компоненты дыхательной цепи. Наружная и внутренняя мембраны в некоторых местах соприкасаются, там находится специальный белок-рецептор, способствующий транспорту митохондриальных белков, закодированных в ядре, в матрикс митохондрии.
[править] Матрикс
Матрикс — ограниченное внутренней мембраной пространство. В матриксе митохондрии находятся ферментные системы окисления пирувата жирных кислот, а также ферменты цикла трикарбоновых кислот (цикла Кребса). Кроме того, здесь же находится митохондриальная ДНК, РНК и собственный белоксинтезирующий аппарат митохондрии
7..Фотосинтез. Строение листа как главного органа фотосинтеза Ли́ст (множ. ли́стья, собир. листва́) — в ботанике наружный орган растения, основной функцией которого является фотосинтез. Для этой цели лист, как правило, имеет пластинчатую структуру, чтобы дать клеткам, содержащим специализированный пигмент хлорофилл в хлоропластах, получить доступ к солнечному свету. Анатомия листьев
Строение листовой пластинки. Показаны палисадная (сверху, плотно упакованные клетки) и губчатая (снизу, рыхло расположенные клетки) части мезофилла, расположенные между верхним и нижним эпидермальными слоями
Как правило, лист состоит из следующих тканей:
- Эпиде́рмис — слой клеток, которые защищают от вредного воздействия среды и излишнего испарения воды. Часто поверх эпидермиса лист покрыт защитным слоем восковидного происхождения (кутикулой).
- Мезофи́лл, или паренхи́ма — внутренняя хлорофиллоносная ткань, выполняющая основную функцию — фотосинтез.
- Сеть жи́лок, образованных проводящими пучками, состоящими из сосудов и ситовидных трубок, для перемещения воды, растворённых солей, сахаров и механических элементов.
- У́стьица — специальные комплексы клеток, расположенные, в основном, на нижней поверхности листьев; через них происходит испарение воды и газооб
Фотосинтез — процесс образования органических веществ из углекислого газа и воды на свету при участии фотосинтетических пигментов (хлорофилл у растений, бактериохлорофилл и бактериородопсин у бактерий). В современной физиологии растений под фотосинтезом чаще понимается фотоавтотрофная функция — совокупность процессов поглощения, превращения и использования энергии квантов света в различных эндэргонических реакциях, в том числе превращения углекислого газа в органические вещества.
9..Типы деления растительной клетки. Фазы деления растительной клеткиКакие характерные особенности присущи митозу? (Митоз свойственен для неполовых (соматических) клеток. Из одной материнской клетки образуются 2 дочерние, в которых содержится такой же набор хромосом, как и в материнской. Процесс идёт в четыре последовательные стадии: профаза, метафаза, анафаза, телофаза. Для данного способа деления клеток конъюгация гомологических хромосом не характерна. Каждая дочерняя клетка получает диплоидный (2n) набор хромосом. Многие процессы, происходящие в организме, связаны с митозом (все способы бесполого размножения и передача точной копии признаков от материнского организма дочернему, а так же рост организмов, процессы регенерации).
Какие характерные особенности присущи мейозу? (Мейоз свойственен для половых клеток (гамет, сперматозоидов и яйцеклеток). При этом способе размножения из одной материнской клетки образуются 4 дочерние клетки. Набор хромосом в них уменьшается в два раза, таким образом дочерние клетки получают гаплоидный (1n) набор хромосом. В результате оплодотворения восстанавливается нормальное число хромосом в зиготе (оплодотворенной яйцеклетке). Процесс происходит в восемь последовательных стадий, или в два деления: мейоз -1 состоит из профазы 1, метафазы 1, анафазы 1 и телофазы 1; мейоз - 2 - профаза 2, метафаза 2, анафаза 2 и телофаза 2. Для мейоза характерна конъюгация. Данный процесс происходит в зоне созревания. Мейоз предшествует половому размножению организмов, обеспечивает как передачу наследственных признаков от родителей, так и способствует возникновению изменчивости, а следовательно имеет важное значение для эволюции органического мира.)
ВАКУОЛЬ
Вакуоли - полости в протопласте эукариотических клеток. У растений вакуоли - производные эндоплазматической сети , ограниченные мембраной - тонопластом и заполненные водянистым содержимым - клеточным соком. По- видимому, существенную роль в образовании вакуолей имеет деятельность аппарата Гольджи .
В молодых делящихся растительных клетках вакуоли представляют систему канальцев и пузырьков (провакуоли), по мере роста клеток они увеличиваются, а затем сливаются в одну большую центральную вакуоль. Она занимает от 70 до 90% объема клетки, в то время как протопласт располагается в виде тонкого постенного слоя. В основном увеличение размеров клетки происходит за счет роста вакуоли. В результате этого возникает тургорное давление и поддерживается упругость клеток и тканей.
Содержимое вакуоли - клеточный сок - представляет собой слабокислый (рН 2-5) водный раствор различных органических и неорганических веществ (в незрелых плодах или в зрелых плодах лимона клеточный сок имеет сильнокислую реакцию). По химическому составу и консистенции клеточный сок существенно отличается от протопласта . Эти различия связаны с избирательной проницаемостью тонопласта, выполняющего барьерную функцию. Большинство органических веществ, содержащихся в клеточном соке, относится к группе эргастических продуктов метаболизма протопласта. В зависимости от потребностей клетки они могут накапливаться в вакуоли в значительных количествах либо полностью исчезать. Наиболее обычны различные углеводы, играющие роль запасных энергетических веществ, а также органические кислоты. Вакуоли семян нередко содержат и белки-протеины. Растительные вакуоли часто служат местом концентрации разнообразных вторичных метаболитов - полифенольных соединений: флавоноидов , антоцианов , таннидов и азотсодержащих веществ - алкалоидов . В клеточном соке растворены также многие неорганические соединения.
Функции вакуолей многообразны. Они формируют внутреннюю водную среду клетки, и с их помощью осуществляется регуляция водно-солевого обмена. В этом плане очень важна роль тонопласта , участвующего в активном транспорте и накоплении в вакуолях некоторых ионов.
Другая важнейшая роль вакуолей состоит в поддержании тургорного гидростатического давления внутриклеточной жидкости в клетке.
Наконец, третья их функция - накопление запасных веществ и "захоронение" отбросов, т.е. конечных продуктов метаболизма клетки. Иногда вакуоли разрушают токсичные или ненужные клетке вещества. Обычно это выполняется специальными небольшими вакуолями, содержащими соответствующие ферменты. Такие вакуоли получили название лизосомных .
Тургорное давление в растительных клетках способствует поддержанию формы неодревесневших частей растений. Оно служит также одним из факторов роста, обеспечивая рост клеток растяжением. Потеря тургора вызывает увядание растений. Тургорное давление связано с избирательной проницаемостью тонопласта для воды и явлением осмоса. Осмос - это односторонняя диффузия воды через полупроницаемую перегородку в сторону водного раствора солей большей концентрации. Поступающая в клеточный сок вода оказывает давление на цитоплазму , а через нее - на стенку клетки, вызывая упругое ее состояние, т.е. обеспечивая тургор. Недостаток воды в растении и тем самым в отдельной клетке ведет к плазмолизу , т.е. к сокращению объема вакуоли и отделению протопластов от оболочки. Плазмолиз может быть вызван искусственно при погружении клетки в гипертонический раствор какой-либо соли или сахара. Плазмолиз обычно обратим и может служить показателем живого состояния протопласта .
10 ОСМАТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА Жизнедеятельность клетки характеризуется непрерывно протекающими в ней процессами обмена веществ, причем цитоплазма избирательно реагирует на воздействие разных факторов внешней среды. В поглощении и выделении веществ большую роль играют процессы диффузии и осмоса. Осмотическими называют явления, происходящие в системе, состоящей из двух растворов, разделенных полупроницаемой мембраной. В растительной клетке роль полупроницаемых пленок выполняют пограничные слои цитоплазмы: плазмалемма и тонопласт.
Плазмалемма - наружная мембрана цитоплазмы, прилегающая к клеточной оболочке. Тонопласт - внутренняя мембрана цитоплазмы, окружающая вакуоль. Вакуоли представляют собой полости в цитоплазме, заполненные клеточным соком - водным раствором углеводов, органических кислот, солей, белков с низким молекулярным весом, пигментов.
Концентрация веществ в клеточном соке и во внешней среде (в почве, водоемах) обычно не одинаковы. Если внутриклеточная концентрация веществ выше, чем во внешней среде, вода из среды будет диффундировать в клетку, точнее в вакуоль, с большей скоростью, чем в обратном направлении, т. е. из клетки в среду. Чем больше концентрация содержащихся в клеточном соке веществ, тем сильнее сосущая сила - сила, с которой клетка<всасывает воду>. При увеличении объема клеточного сока, вследствие поступления в клетку воды, увеличивается его давление на цитоплазму, плотно прилегающую к оболочке. При полном насыщении клетки водой она имеет максимальный объем. Состояние внутреннего напряжения клетки, обусловленное высоким содержанием воды и развивающимся давлением содержимого клетки на ее оболочку носит название тургора (рис. 10, А). Тургор обеспечивает сохранение органами формы (например, листьями, неодревесневшими стеблями) и положения в пространстве, а также сопротивление их действию механических факторов. С потерей воды связано уменьшение тургора и увядание.
Если клетка находится в гипертоническом растворе, концентрация которого больше концентрации клеточного сока, то скорость диффузии воды из клеточного сока будет превышать скорость диффузии воды в клетку из окружающего раствора. Вследствие выхода воды из клетки объем клеточного сока сокращается, тургор уменьшается. Уменьшение объема клеточной вакуоли сопровождается отделением цитоплазмы от оболочки - происходит плазмолиз.
В ходе плазмолиза форма плазмолизированного протопласта меняется. Вначале протопласт отстает от клеточной стенки лишь в отдельных местах, чаще всего в уголках. Плазмолиз такой формы называют уголковым (рис. 10, Б).
Затем протопласт продолжает отставать от клеточных стенок, сохраняя связь с ними в отдельных местах, поверхность протопласта между этими точками имеет вогнутую форму. На этом этапе плазмолиз называют вогнутым (рис. 10, В).
Постепенно протопласт отрывается от клеточных стенок по всей поверхности и принимает округлую форму. Такой плазмолиз носит название выпуклого (рис. 10, Г ).
Если у протопласта связь с клеточной стенкой в отдельных местах сохраняется, то при дальнейшем уменьшении объема в ходе плазмолиза протопласт приобретает неправильную форму. Протопласт остается связанным с оболочкой многочисленными нитями Гехта. Такой плазмолиз носит название судорожного (рис. 10, Д).
При длительном нахождении клеток в растворе нитрата калия (15 мин. и более) цитоплазма набухает в удлиненных клетках, там, где протопласт не касается клеточных стенок, образуются так называемые колпачки цитоплазмы. Такой плазмолиз носит название колпачкового (рис. 10, Е).
Рис. 10. Плазмолиз растительной клетки:
А - клетка в состоянии тургора; Б - уголковый; В - вогнутый; Г - выпуклый; Д - судорожный; Е - колпачковый.
1 - оболочка, 2 - вакуоль, 3 - цитоплазма, 4 - ядро, 5 - нити Гехта.
Если плазмолизированную клетку поместить в гипотонический раствор, концентрация которого меньше концентрации клеточного сока, вода из окружающего раствора будет диффундировать внутрь вакуоли. В результате увеличения объема вакуоли повысится давление клеточного сока на цитоплазму, которая начинает приближаться к стенкам клетки, пока не примет первоначальное положение - произойдет деплазмолиз.
11.ЗАПАСНЫЕ ВЕЩЕСТВА Главнейшее и наиболее распространенное из них - полисахарид крахмал . Крахмал злаков , клубней картофеля, ряда тропических растений - важнейший источник углеводов в рационе человека. Первичный ассимиляционный крахмал образуется только в хлоропластах . Ночью, когда фотосинтез прекращается, ассимиляционный крахмал ферментативно гидролизуется до сахаров и транспортируется в другие части растения.
В запасающих тканях различных органов, особенно в клубнях, луковицах, корневищах и др., в особом типе лейкопластов - амилопластах часть сахаров откладывается в виде зерен вторичного крахмала . Рост крахмальных зерен происходит путем наложения новых слоев крахмала на старые, поэтому они имеют слоистую структуру. Если имеется один центр, вокруг которого откладываются слои крахмала, то возникает простое зерно, если два и более, то образуется сложное зерно, состоящее как бы из нескольких простых. Полусложное зерно формируется в тех случаях, когда крахмал сначала откладывается вокруг нескольких точек, а затем после соприкосновения простых зерен вокруг них возникают общие слои. Расположение слоев может быть концентрическим или эксцентрическим, что также определяет особенности строения крахмальных зерен ( рис. 18 ).
Липидные (жировые) капли обычно располагаются в гиалоплазме и встречаются практически во всех растительных клетках. Это основной тип запасных питательных веществ большинства растений. В семенах некоторых из них ( подсолнечник , хлопчатник , арахис , соя ) масло составляет до 40% массы сухого вещества. Растительные жиры, используемые человеком в технике, пищевой промышленности и медицине, добываются главным образом из семян.
Запасные белки относятся к категории простых белков - протеинов в отличие от сложных белков - протеидов , составляющих основу протопласта . Наиболее часто запасные белки откладываются в семенах. Очень богаты белками семена многих используемых в пищу и кормовых видов бобовых. Иногда протеины обнаруживаются в ядре и гиалоплазме в виде трудно различимых в световой микроскоп кристаллоподобных структур. Однако чаще запасные белки накапливаются в вакуолях и выпадают в осадок при потере влаги в процессе созревания семян.
Обычно осаждающиеся белки образуют зерна округлой или эллиптической формы, называемые алейроновыми зернами . Если алейроновые зерна не имеют заметной внутренней структуры, их называют простыми. Иногда же в алейроновых зернах среди аморфного белка заметны один или несколько кристаллоподобных структур (кристаллоидов), способных в отличие от настоящих кристаллов набухать в воде. Помимо кристаллоидов, в алейроновых зернах встречаются блестящие бесцветные тельца округлой формы - глобоиды. Алейроновые зерна, содержащие кристаллоиды и глобоиды, называют сложными ( рис. 19 ). У каждого вида растений они, подобно зернам крахмала, имеют определенную структуру.
Растения в отличие от животных не имеют специальных выделительных органов и нередко накапливают конечные продукты жизнедеятельности протопласта в виде солей оксалата или карбоната кальция . Кристаллические включения в значительных количествах накапливаются в тканях и органах, которые растения периодически сбрасывают (листья, кора). Они откладываются исключительно в вакуолях . Форма этих включений достаточно разнообразна: одиночные многогранники - стилоиды (палочковидные кристаллы), игольчатые кристаллы - рафиды , скопления множества мелких кристаллов - кристаллический песок, сростки кристаллов - друзы ( рис. 20 ). Форма кристаллов нередко специфична для определенных таксонов и иногда используется для их микродиагностики.
К кристаллическим включениям близки цистолиты . Они чаще всего состоят из карбоната кальция или кремнезема и представляют собой гроздевидные образования, возникающие на выступах клеточной оболочки, вдающейся внутрь клетки. Цистолиты характерны для растений семейств крапивных , тутовых и др.
\27 Корень Корень - подземная часть вегетативного тела растения, закрепляющая его в почве. Появился впервые у сосудистых растений.
Функции корня:
- Поглощающая - вода с растворенными в ней веществами переносится через ксилему к надземным органам, где включается в процессы фотосинтеза.
- Проводящая - через ксилему и флоэму корня происходит движение воды и питательных веществ.
- Запасающая - синтезированные органические вещества по флоэме возвращаются из наземных органов в корень и запасаются.
- Синтетическая - в корне синтезируются многие аминокислоты, гормоны, алкалоиды и др.
- Якорная - закрепляют растение в грунте.
В корне различают главный корень и боковые корни. Первичный корень закладывается еще в зародыше, он ориентирован вниз и становится у голосеменных и цветковых растений главным. Боковые корни формируются на главном.
Корень - осевой орган, обладающий радиальной симметрией и неопределенно долго нарастающий в длину, благодаря деятельности апикальной (верхушечной) меристемы. От стебля он отличается тем, что на нем никогда не нарастают листья, а апикальная меристема прикрыта чехликом.
Типы корневых систем:
- Стержневая корневая система - включает главный и боковые корни, характерна для двудольных цветковых и голосеменных растений.
- Мочковатая - формируется из придаточных корней, которые вырастают из нижней части побега.
Почва, ее значение для жизни растений:
Почва состоит из твердых частиц, образующихся из материнской породы, тип которой определяет минеральный состав почвы. Содержание в почве воды - главный фактор для развития растений. Наиболее благоприятными для удержания воды считаются почвы, состоящие из частиц разного размера. Живые компоненты почвы (микроорганизмы, грибы, беспозвоночные и мелкие позвоночные животные) способствуют улучшению плодородия почв. Так, азотфиксирующие бактерии и сине-зеленые водоросли обогащают почву связанным азотом, микоризообразующие грибы стимулируют минеральное питание растений. Очень важно наличие в почве органических остатков, которые постоянно подвергаются минерализации микроорганизмами и являются непрерывным источником почвенного питания. Чем больше органических остатков в почве, тем она плодороднее.
Внутреннее строение корня. Проводящая система корня (ситовидные трубки и сосуды) радиально расположена в центре корня, образуя клетками основной ткани осевой цилиндр. По сосудам происходит транспорт воды с растворенными в ней веществами к наземным органам растения от корневых волосков. Между тяжами сосудов находятся ситовидное трубки. Они служат для транспортировки органических растворов от наземной части.растения к клеткам корня. Цежду флоэмой и ксилемой расположена образовательная ткань- камбий, клетки которого,непрерывно делятся, обеспечивая рост корня в толщину. Всасывание воды с растворенными в ней веществами осуществляется в зоне корневых волосков. Корневой волосок — это вырост клетки, он живет около 20 дней и заменяется новым.
Зоны корня на продольном разрезе:
- Корневой чехлик:
- Зона деления - делящиеся клетки образовательной ткани.
- Зона роста — осуществляет рост корня в длину.
- Зона всасывания - расположена выше зоны роста. Ее поверхность покрыта выростами наружных клеток - корневыми волосками, которые всасывают из почвы воду с растворенными в ней веществами. Корневые волоски покрыты слизью, которая растворяет минеральные частицы почвы, и корни прочно сцепляются с субстратом. В этой зоне закладываются боковые корни.
- Зона проведения - в центре корня находится проводящая ткань, образованная древесиной (ксилемой) и лубом (флоэмой). Для зоны характерен постоянный рост. На ее долю приходится большая часть длины корня. Здесь корень утолщается, благодаря делению клеток камбия. В зоне проведения корень ветвится.
Видоизменения корней. Корнеплоды. вследствие сильного разрастания паренхимы или за счет деятельности дополнительных слоев камбия происходит утолщение корня, его видоизменение в корнеплод. У редьки, свеклы и репы большая часть корнеплода образована разросшимся основанием стебля; у моркови, наоборот, главную часть корнеплода формирует главный корень. Корнеплоды приспособлены для запасания питательных веществ. Другие видоизменения: корнеклубни (георгин), воздушные корни (кукуруза).
cyberpedia.su
Ядро клетки | Биология
Ядро есть только у эукариотических клеток. При этом некоторые из них его утрачивают в процессе дифференцировки (зрелые членики ситовидных трубок, эритроциты). У инфузорий есть два ядра: макронуклеус и микронуклеус. Бывают многоядерные клетки, возникшие путем объединения нескольких клеток. Однако в большинстве случаев в каждой клетке имеется только одно ядро.
Ядро клетки является самым крупным ее органоидом (если не считать центральные вакуоли клеток растений). Оно самое первое из клеточных структур, которое было описано учеными. Клеточные ядра обычно имеют шаровидную или яйцевидную форму.
Ядро регулирует всю активность клетки. В нем находятся хроматиды — нитевидные комплексы молекул ДНК с белками-гистонами (особенностью которых является содержание в них большого количества аминокислот лизина и аргинина). ДНК ядра хранит информацию о почти всех наследственных признаках и свойствах клетки и организма. В период клеточного деления хроматиды спирализуются, в таком состоянии они видны в световой микроскоп и называются хромосомами.
Хроматиды в неделящейся клетке (в период интерфазы) не полностью деспирализованы. Плотно спирализованные части хромосом называются гетерохроматином. Он располагается ближе к оболочке ядра. К центру ядра располагается эухроматин — более деспирализованная часть хромосом. На нем происходит синтез РНК, т. е. идет считывание генетической информации, экспрессия генов.
Репликация ДНК предшествует делению ядра, которое, в свою очередь, предшествует делению клетки. Таким образом, дочерние ядра получают уже готовую ДНК, а дочерние клетки — готовые ядра.
Внутреннее содержимое ядра отделяется от цитоплазмы ядерной оболочкой, состоящей из двух мембран (внешней и внутренней). Таким образом, ядро клетки относится к двумембранным органоидам. Пространство между мембранами называется перинуклеарным.
Внешняя мембрана в определенных местах переходит в эндоплазматическу сеть (ЭПС). Если на ЭПС располагаются рибосомы, то она называется шероховатой. Рибосомы могут размешаться и на наружней ядерной мембране.
Во множестве мест внешняя и внутренняя мембраны сливаются друг с другом, образуя ядерные поры. Их число непостоянно (в среднем исчисляются тысячами) и зависит от активности биосинтеза в клетке. Через поры ядро и цитоплазма обмениваются различными молекулами и структурами. Поры — это не просто дырки, они сложно устроены для избирательного транспорта. Их структуру определяют различные белки-нуклеопорины.
Из ядра выходят молекулы иРНК, тРНК, субчастицы рибосом.
В ядро через поры заходят различные белки, нуклеотиды, ионы и др.
Субчастицы рибосом собираются из рРНК и рибосомных белков в ядрышке (их может быть несколько). Центральную часть ядрышка образуют специальные участки хромосом (ядрышковые организаторы), которые располагаются рядом друг с другом. В ядрышковых организаторах содержится большое количество копий кодирующих рРНК генов. Перед клеточным делением ядрышко исчезает и вновь образуется уже во время телофазы.
Жидкое (гелеобразное) содержимое клеточного ядра называется ядерным соком (кариоплазмой, нуклеоплазмой). Его вязкость почти такая же как у гиалоплазмы (жидкое содержимое цитоплазмы), однако кислотность выше (ведь ДНК и РНК, которых в ядре большое количество, — это кислоты). В ядерном соке плавают белки, различные РНК, рибосомы.
biology.su
функции и структура :: SYL.ru
Ядро клетки – центральный органоид, один из самых важных. Наличие его в клетке является признаком высокой организации организма. Клетка, имеющая оформленное ядро, называется эукариотической. Прокариоты – это организмы, состоящие из клетки, не имеющей оформленного ядра. Если подробно рассмотреть все его составляющие, то можно понять, какую функцию выполняет ядро клетки.
Далее в статье будет рассказываться о том, каковы функции ядра клетки, какие компоненты входят в его состав.
Структура ядра
- Ядерная оболочка.
- Хроматин.
- Ядрышки.
- Ядерный матрикс и ядерный сок.
Структура и функции ядра клетки зависят от типа клеток и их предназначения.
Ядерная оболочка
Ядерная оболочка имеет две мембраны – внешнюю и внутреннюю. Они разделены между собой перинуклеарным пространством. Оболочка имеет поры. Ядерные поры необходимы для того, чтобы различные крупные частицы и молекулы могли перемещаться из цитоплазмы в ядро и обратно.
Ядерные поры образуются в результате слияния внутренней и наружной мембраны. Поры представляют собой округлые отверстия, имеющие комплексы, в которые входят:
- Тонкая диафрагма, закрывающая отверстие. Она пронизана цилиндрическими каналами.
- Белковые гранулы. Они находятся с двух сторон от диафрагмы.
- Центральная белковая гранула. Она связана с периферическими гранулами фибриллами.
Количество пор в ядерной оболочке зависит от того, насколько интенсивно в клетке проходят синтетические процессы.
Ядерная оболочка состоит из внешней и внутренней мембран. Внешняя переходит в шероховатый ЭПР (эндоплазматический ретикулум).
Хроматин
Хроматин - важнейшее вещество, входящее в ядро клетки. Функции его - это хранение генетической информации. Он представлен эухроматином и гетерохроматином. Весь хроматин – это совокупность хромосом.
Эухроматин – это части хромосом, которые активно принимают участие в транскрипции. Такие хромосомы находятся в диффузном состоянии.
Неактивные отделы и целые хромосомы представляют собой конденсированные глыбки. Это и есть гетерохроматин. При изменении состояния клетки гетерохроматин может переходить в эухроматин, и наоборот. Чем больше в ядре гетерохроматина, тем ниже скорость синтеза рибонуклеиновой кислоты (РНК) и тем меньше функциональная активность ядра.
Хромосомы
Хромосомы – это особые образования, которые возникают в ядре только во время деления. Хромосома состоит из двух плеч и центромеры. По форме их делят на:
- Палочкообразные. Такие хромосомы имеют одно большое плечо, а другое маленькое.
- Равноплечные. Имеют относительно одинаковые плечи.
- Разноплечные. Плечи хромосомы зрительно отличаются между собой.
- С вторичными перетяжками. У такой хромосомы имеется нецентромерная перетяжка, которая отделяет спутничный элемент от основной части.
У каждого вида количество хромосом всегда одинаково, но стоит отметить, что от их количества не зависит уровень организации организма. Так, у человека имеется 46 хромосом, у курицы - 78, у ежа - 96, а у березы - 84. Наибольшее число хромосом имеет папоротник Ophioglossum reticulatum. У него 1260 хромосом на каждую клетку. Наименьшее число хромосом имеет самец-муравей вида Myrmecia pilosula. У него только 1 хромосома.
Именно изучив хромосомы, ученые поняли, каковы функции ядра клетки.
В состав хромосом входят гены.
Ген
Гены – это участки молекул дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), в которых закодированы определенные составы молекул белка. В результате этого у организма проявляется тот или иной признак. Ген передается по наследству. Так, ядро в клетке выполняет функцию передачи генетического материала следующим поколениям клеток.
Ядрышки
Нуклеола – это самая плотная часть, которая входит в ядро клетки. Функции, которые она выполняет, очень важны для всей клетки. Обычно имеет округлую форму. Количество ядрышек варьируется в разных клетках – их может быть два, три либо вооще не быть. Так, в клетках дробящихся яиц нуклеолы нет.
Структура ядрышка:
- Гранулярный компонент. Это гранулы, которые находятся на периферии ядрышка. Их размер варьируется от 15 нм до 20 нм. В некоторых клетках ГК может быть равномерно распределен по всему ядрышку.
- Фибриллярный компонент (ФК). Это тонкие фибриллы, размером от 3 нм до 5 нм. Фк представляет собой диффузную часть ядрышка.
Фибриллярные центры (ФЦ) – это участки фибрилл, имеющие низкую плотность, которые, в свою очередь, окружены фибриллами с высокой плотностью. Химический состав и строение ФЦ почти такие же, как и у ядрышковых организаторов митотических хромосом. В их состав входят фибриллы толщиной до 10 нм, в которых есть РНК-полимераза I. Это подтверждается тем, что фибриллы окрашиваются солями серебра.
Структурные типы ядрышек
- Нуклеолонемный или ретикулярный тип. Характеризуется большим количеством гранул и плотного фибриллярного материала. Данный тип структуры ядрышка характерен для большинства клеток. Его можно наблюдать как в животных клетках, так в растительных.
- Компактный тип. Характеризуется небольшой выраженностью нуклеономы, большим количеством фибриллярных центров. Встречается в растительных и животных клетках, в которых активно происходит процесс синтеза белка и РНК. Этот тип ядрышек характерен для клеток, активно размножающихся (клетки культуры ткани, клетки растительных меристем и др.).
- Кольцевидный тип. В световой микроскоп данный тип виден как кольцо со светлым центром – фибриллярный центр. Размер таких ядрышек в среднем 1 мкм. Данный тип характерен только для животных клеток (эндотелиоциты, лимфоциты и др.). В клетках с таким типом ядрышек довольно низкий уровень транскрипции.
- Остаточный тип. В клетках этого типа ядрышек не происходит синтез РНК. При определенных условиях данный тип может переходить в ретикулярный или компактный, т. е. активироваться. Такие ядрышки характерны для клеток шиповатого слоя кожного эпителия, нормобласта и др.
- Сегрегированный тип. В клетках с этим типом ядрышек не происходит синтез рРНК (рибосомной рибонуклеиновой кислоты). Это происходит, если клетка обработана каким-либо антибиотиком или химическим веществом. Слово «сегрегация» в данном случае обозначает «разделение» или «обособление», так как все компоненты ядрышек разделяются, что приводит к его уменьшению.
Почти 60% сухого веса ядрышек приходится на белки. Их количество очень велико и может достигать нескольких сотен.
Главная функция ядрышек – это синтез рРНК. Зародыши рибосом попадают в кариоплазму, затем через поры ядра просачиваются в цитоплазму и на ЭПС.
Ядерный матрикс и ядерный сок
Ядерный матрикс занимает почти все ядро клетки. Функции его специфичны. Он растворяет и равномерно распределяет все нуклеиновые кислоты в состоянии интерфазы.
Ядерный матрикс, или кариоплазма, – это раствор, в состав которого входят углеводы, соли, белки и другие неорганические и органические вещества. В нем содержатся нуклеиновые кислоты: ДНК, тРНК, рРНК, иРНК.
В состоянии деления клетки ядерная оболочка растворяется, образуются хромосомы, а кариоплазма смешивается с цитоплазмой.
Основные функции ядра в клетке
- Информативная функция. Именно в ядре находится вся информация о наследственности организма.
- Функция наследования. Благодаря генам, которые расположены в хромосомах, организм может передавать свои признаки из поколения в поколение.
- Функция объединения. Все органоиды клетки объединены в одно целое именно в ядре.
- Функция регуляции. Все биохимические реакции в клетке, физиологические процессы регулируются и согласуются ядром.
Один из самых важных органоидов – ядро клетки. Функции его важны для нормальной жизнедеятельности всего организма.
www.syl.ru
